أفضل ممارسات تخزين Hyper-V

التخزين هو أحد أهم المكونات المتورطة في الخوادم؛ ويشمل ذلك الخوادم الافتراضية التي تحتوي على مثبت النظام الخفي (الهايبرفايزر) وتشغيل الآليات الافتراضية. يمكن أن يؤدي التخزين إلى أداء عالي أو منخفض، بالإضافة إلى ضمان موثوقية عالية أو منخفضة في الاحتفاظ ببيانات الآليات الافتراضية والأقراص الافتراضية. يمكن استخدام أنواع مختلفة من التخزين في بيئة الهايبرفايزر، وينبغي على المسؤول اتخاذ الاختيار الصحيح قبل تكوين الخادم أو نشر الآليات الافتراضية.

يهدف هذا المنشور إلى مساعدتك في استكشاف مختلف خيارات التخزين من أجل اختيار التخزين الأنسب لبيئتك، وبالتالي الذي يلبي متطلباتك بكفاءة.

توصيات التخزين في Hyper-V

يمكن أن يكون التخزين الذي يمكن توصيله بخادم Hyper-V من نوعين: التخزين المحلي أو التخزين البعيد.

التخزين المحلي يتكون من عدة أقراص متصلة محليًا بالخادم. تكون هذه الأقراص عادة متصلة بواجهة SAS (مسلسلة المرفقات SCSI) بواسطة تحكم RAID (مجموعة أقراص متجانبة) داخل هيكل الخادم. يُفضل استخدام أقراص SAS على أقراص SATA (على الرغم من التوافق – يمكن توصيل أقراص SATA بمنافذ SAS ولكن لا يمكن العكس) بسبب المستوى الأعلى من الموثوقية لأقراص SAS. يمكن أن يكون التخزين المحلي أكثر تكلفة من التخزين البعيد. إذا لم تكن تخطط لنشر مجموعة Hyper-V، يمكنك استخدام التخزين المحلي.

التخزين عن بُعد يقع بشكل منفصل عن خادم Hyper-V ومتصل بالخادم عبر بروتوكولات iSCSI، Fibre Channel، أو SMB 3.0. Fibre Channel و iSCSI يوفران تخزين على مستوى البلوكات بينما SMB 3.0 يوفر تخزين على مستوى الملفات. Fibre Channel يتطلب واجهة فيزيائية خاصة لتوصيل الخوادم بالتخزين مثل SAN (شبكة منطقة التخزين). يمكن استخدام FCoE (Fibre Channel over Ethernet) لتوصيل التخزين عبر شبكات Ethernet. يمكن استخدام بروتوكول iSCSI لتوصيل خادم بـ SAN أو NAS (تخزين متصل بالشبكة). يبدو جهاز NAS مثل خادم صغير يحتوي على وحدة تحكم RAID مع فتحات لمحركات الأقراص الداخلية ومنافذ مختلفة للاتصال بالشبكة الخارجية. يمكن أيضًا تكوين خادم مستقل ليتم استخدامه كـ NAS. يمكن لـ SAN و NAS ضمان تكرار البيانات لضمان موثوقية أفضل.

عند نشر مجموعة الاستضافة المتناوبة، يجب استخدام التخزين عن بُعد المشترك مع جميع العقد في المجموعة. في هذه الحالة، يُطلق على مثل هذا التخزين اسم التخزين المشترك.

استخدم RAID 1 أو RAID 10

RAID هو مجموعة متكررة من الأقراص المستقلة. يمكن لتكرار البيانات على تخزينك حماية بياناتك في حالة فشل القرص. هناك عدة أنواع من RAID.

RAID 0 ليس متكررًا ويُعرف بالتجزئة القرصية. لا يوجد تحمل للأخطاء – فشل قرص واحد يؤدي إلى فشل الجميع. يمكن ذكر زيادة الأداء كحالة استخدام (على سبيل المثال، تخزين التدفقات المباشرة لصناعة التلفزيون). يتطلب بناء هذا النوع من RAID ما لا يقل عن 2 أقراص.

RAID 1 متكررة. يتم تعكس جميع الكتل على قرص واحد إلى قرص آخر، لذا يتم تحقيق 100٪ من التكرار. إذا فشل أحد الأقراص، يمكن الوصول إلى البيانات على القرص الثاني واستخدامها لإعادة بناء المجموعة. احتمال نجاح إعادة بناء المجموعة مرتفع. يمكن استخدام RAID 1 لتخزين البيانات الاحتياطية. يتطلب بناء هذا النوع من RAID الحد الأدنى من 2 أقراص.

RAID 10 هو مزيج من RAID 0 و RAID 1. يتم استخدام مزايا هذين النوعين من المجموعات، وبالتالي يكون النتيجة مجموعة مقاومة للأخطاء بأداء أعلى. يتم دمج الأقراص المعادة تكريرها في شريط واحد. يتطلب بناء هذا النوع من RAID الحد الأدنى من 4 أقراص. إذا كان RAID 10 يتكون من 4 أقراص، يمكن حماية البيانات في حالة فشل أي قرص فردي. علاوة على ذلك، يمكن لمجموعة الأقراص التي تحتوي على 4 أقراص البقاء إذا فشل قرصان من مرايا مختلفة.

RAID 5 يوفر تشريحًا مع الزواية. يتم تشريح الكتل عبر الأقراص، ولكن يتم أيضًا تخزين معلومات الزواية التي يمكن استخدامها للاسترداد عبر الأقراص. يتساوى المساحة المشغولة بمعلومات الزواية بسعة قرص واحد. على سبيل المثال، تستغرق معلومات الزواية حوالي 25٪ من المساحة لمجموعة تحتوي على 4 أقراص. ليس مثل RAID 1 الذي يتميز بالتكرار بنسبة 100٪. في النظرية، يمكن لـ RAID 5 البقاء إذا فشل أحد الأقراص. يتطلب بناء هذا النوع من RAID الحد الأدنى من 3 أقراص.

RAID 6 يوفر تشريحًا مع زواية مزدوجة. هذا مشابه لمفهوم RAID 5 ولكن يتم تخزين معلومات الزواية على قرصين بدلاً من قرص واحد فقط. يمكن لـ RAID 6 البقاء في حالة فشل ما يصل إلى اثنين من الأقراص. يتطلب بناء هذا النوع من RAID الحد الأدنى من 4 أقراص.

عند النظر الأول، يبدو RAID 5 و RAID 6 جذابين، ولكن دعونا نلقي نظرة أقرب. تم تطوير RAID 5 قبل عقود من الزمن عندما كانت سعة الأقراص صغيرة جدًا. في العالم الحديث، تزيد سعة الأقراص الصلبة بسرعة أكبر من سرعة القرص – وبالتالي، إذا فشل قرص واحد فإن إعادة بناء RAID 5 قد تأخذ وقتًا طويلاً. تزيد أعباء كل قرص في RAID 5 بشكل كبير أثناء الإعادة، خاصة إذا كان الخادم يستخدم التخزين بشكل مكثف لأداء المهام العادية في نفس الوقت. قد تكون هناك بيانات نادراً ما تُستخدم على الأقراص التي تنتمي إلى RAID 5؛ ولا يمكنك أن تكون متأكدًا من أن هذه البيانات يمكن قراءتها بنجاح. هذا يزيد من احتمالية الخطأ. إذا حدث خطأ أثناء إعادة بناء المصفوفة فإنه يمكن أن يفشل المصفوفة بأكملها. عندما يكون لديك قرص واحد فاشل في RAID 5، تعمل هذه المصفوفة مثل RAID 0 والبيانات في خطر.

RAID 6 يحتوي على ضعف بيانات الزوجية التي يمكن استخدامها للاسترداد مقارنة بـ RAID 5. نتيجة لذلك، تزيد احتمالية البقاء بعد فشل قرص واحد وكذلك احتمالية إعادة البناء الناجح. RAID 6 لديه مشكلة أخرى – أداؤه أقل مقارنة بـ RAID 10 و RAID 5. يُلاحظ مشاكل الأداء خاصة أثناء الإعادة.

كما يمكن ملاحظته، RAID 1 و RAID 10 يوفران أعلى موثوقية، ولهذا السبب يُوصى باستخدامهما لتخزين Hyper-V. يمكن تكوين RAID على الأجهزة الفعلية سواء على خادم فيزيائي أو على جهاز NAS.

استخدام تخزين عالي السرعة

أداء إدخال/إخراج التخزين له تأثير كبير على توفير أداء كافٍ للآلة الظاهرية. يجب استخدام أسرع أقراص القرص الصلب (HDD) لتخزين الآلات الظاهرية. هناك تشكيلة واسعة من الأقراص الصلبة الحديثة ذات الصفات الأدائية العالية، التي توفر سرعة عالية بسعر معقول لكل غيغابايت. إذا كانت سرعة قرص القرص الصلب غير كافية للآلات الظاهرية الخاصة بك، يمكنك استخدام قرص تخزين ذو حالة صلبة (SSD). لا توجد أجزاء متحركة في SSD مقارنة بـ HDD الدوارة الكلاسيكية، لذا يوفر SSD سرعة أعلى – ولكنه أكثر تكلفة. السعر لكل غيغابايت لـ SSD أعلى، وسعته الكلية عادة أقل من ذلك في HDD. من خلال استخدام الأقراص ذات الأداء العالي لتخزين Hyper-V الخاص بك، يمكن للآلات الظاهرية العمل بدون تأخير.

استخدام حجم مخصص لتخزين الآلات الظاهرية

امتنع عن تخزين الآلات الظاهرية على أحجام النظام. يكون حجم النظام عادة محتلًا بقراءة أو كتابة ملفات النظام التي يستخدمها نظام التشغيل (المحرك C:\ دائمًا حجم النظام افتراضيًا). بالتالي، قد يؤدي تخزين ملفات الآلات الظاهرية على حجم النظام إلى تقليل أداء الآلات الظاهرية. قد تحدث مشكلة أخرى وهي نقص المساحة الحرة على الحجم. قد تحدث هذه الحالة عندما تشغل ملفات النظام كل المساحة الحرة على القرص، أو عندما تشغل ملفات الآلة الظاهرية مثل ملفات القرص الظاهري كل المساحة على القرص. نتيجة لذلك، فإن الآلات الظاهرية التي تتم تخزين ملفاتها داخل حجم النظام تكون عرضة للفشل. علاوة على ذلك، قد لا تعمل نظام Hyper-V بشكل صحيح أيضًا بدون مساحة حرة كافية لكتابة ملفات النظام. استخدام أحجام منفصلة لتخزين أنظمة التشغيل والآلات الظاهرية. علاوة على ذلك، تجنب تخزين ملفات النظام مثل ملفات التبادل على الأقراص التي تستخدم لبيانات الآلات الظاهرية.

تخزين ملفات الآلة الظاهرية في مكان واحد

بعض الملفات الرئيسية لآلة الظاهرية Hyper-V هي: ملفات القرص الظاهري VHDX (VHD)، ملفات القرص الظاهري التفاضلية AVHDX، ملفات التكوين VMCX، وملفات الحالة القيدية VMRS. قد تتم تخزين ملفات الآلة الظاهرية في مواقع افتراضية مختلفة ليست ملائمة للمسؤولين. لتجنب ذلك، حدد دليلًا واحدًا لتخزين جميع الملفات التي تنتمي إلى الآلة الظاهرية الحالية. في اللقطة الشاشية أدناه، يمكن رؤية أن جميع الملفات التي تنتمي إلى آلة ظاهرية تُسمى Server2016-01 مخزنة في الأدلة الفرعية لدليل واحد يسمى Server2016-01.

ترك مساحة لملفات BIN (VMRS)

تستهلك ملفات BIN مساحة على القرص لتخزين حالة الذاكرة. لهذا الغرض، يجب ترك مساحة محجوزة على الأقراص حيث تُخزن ملفات الآلة الظاهرية. منذ Hyper-V 2016، تم تغيير امتداد هذا النوع من الملفات من BIN إلى VMRS. يحتل هذا النوع من الملفات المركز الثاني في استهلاك مساحة القرص بعد ملفات القرص الظاهري VHDX. حجم ملف BIN (VMRS) يساوي حجم الذاكرة الظاهرية للآلة الظاهرية. على سبيل المثال، إذا كان لديك آلة ظاهرية بقرص ظاهري بحجم 30 جيجابايت و 8 جيجابايت من الذاكرة الظاهرية، يجب عليك تخصيص مساحة لا تقل عن 38 جيجابايت على تخزينك. إذا تم تكوين الذاكرة الظاهرية الديناميكية لآلة الظاهرية، فإن حجم ملف BIN (VMRS) سيكون يساوي مقدار الذاكرة المتوفرة في ذلك الوقت.

أي نظام ملفات يجب استخدامه: NTFS أو ReFS؟

نظام NTFS (نظام الملفات التكنولوجي الجديد) هو نظام ملفات تم إنشاؤه من قبل شركة مايكروسوفت في عام 1993، ويُستخدم على نطاق واسع في بيئات ويندوز في الوقت الحاضر.

يعد نظام الملفات المتين (ReFS) أحدث نظام ملفات لمايكروسوفت تم إصداره مع Windows Server 2012 الذي يحتوي على تحسينات مثل:

• حماية البيانات ضد الفساد باستخدام الفحوصات الدورية للبيانات الوصفية والملفات
• التكامل مع مساحات التخزين
• فحص تكامل البيانات التلقائي وتصحيح الأخطاء (في حالة حدوث خطأ)
• تكنولوجيا استنساخ الكتل (التي تكون مفيدة عند استنساخ الآليات الافتراضية)
• زيادة التحمل ضد انقطاع التيار الكهربائي
• دعم التشفير بواسطة BitLocker
• زيادة الحد الأقصى لحجم الملف وطول اسم الملف
• زيادة الحد الأقصى لحجم الحجم
• إنشاء أقراص افتراضية ثابتة بشكل أسرع

كما يمكن ملاحظة أن نظام الملفات ReFS لديه قائمة طويلة من المزايا وهو مصمم لتلبية متطلبات تخزين الخادم بكفاءة أكبر. ومع ذلك، يوجد أيضًا بعض العيوب:

• لا يمكن تحميل Windows من حجم ReFS
• لا يتم دعم ضغط البيانات، وتكرار البيانات على مستوى الملف في Windows، وتشفير الملفات، والروابط الصلبة، والسمات الموسعة، وحصص القرص
• لا يمكن استخدامه لأقراص التخزين المشتركة المتجمعة
• لا يوفر دعمًا لأسماء الملفات التقليدية بطول 8.3

وأخيرًا، تكمن الخيارات في نظام الملفات مع المسؤول. يُوصى باستخدام ReFS لتخزين Hyper-V إذا كانت القيود الخاصة بـ ReFS لا تهم نظامك.

استخدم شبكة تخزين عالية السرعة

عند استخدام التخزين عن بُعد، فإن اتصال الشبكة هو عامل حاسم. إذا كانت لديك أقراص سريعة في جهاز التخزين المرفق (NAS) أو شبكة التخزين المرفقة (SAN) ولديك اتصال بطيء بالشبكة، فإن أداء النظام بشكل عام سيتأثر سلبًا. لذا يوصى باستخدام شبكة مخصصة سريعة بانخفاض التأخير. يوصى باتصال شبكة بسرعة 10 جيجابت للتأكد من الحصول على سرعة مقبولة. استخدام تجميع النطاق الترددي لبطاقة الشبكة (NIC teaming) مفيد أيضًا.

تجنب تخزين جهاز الافتراضي مع وحدة تحكم المجال على سهم SMB3

يتطلب الوصول إلى وحدة تحكم المجال لعمل سهم SMB 3.0 بشكل صحيح. إذا كان المضيف يحتوي على سهم SMB 3.0 أو مضيف Hyper-V غير قادر على الوصول إلى وحدة تحكم المجال، فإنه لا يمكن تمرير المصادقة ولا يمكن إنشاء اتصال. في هذا الوضع، يكون من المستحيل لخادوم Hyper-V تشغيل جهاز افتراضي مع وحدة تحكم المجال الموجودة على سهم SMB 3.0. قم بتخزين جهاز الافتراضي مع وحدة تحكم المجال على التخزين المحلي لمضيف Hyper-V الخاص بك من أجل تجنب هذه المشكلة.

استخدم أقراص التخزين المشتركة للتخزين المجتمعي

عند نشر عنقود، يجب عليك تكوين تخزين مشترك. عند استخدام التخزين التقليدي بدون تخزين مشترك (CSV)، يمكن لـ نود واحدة (مضيف Hyper-V) فقط الوصول إلى نفس القرص/وحدة تخزين في نفس الوقت. يمكن لأقراص التخزين المشتركة (CSV) حل هذه المشكلة من خلال توفير وصول متزامن إلى التخزين لعدة نود دون إعادة تحميل المجلدات وتغيير الملكية مع الأذونات. مع الـ CSV، يمكنك الحصول على نظام ملفات مجتمعي متكامل فوق نظام الملفات NTFS أو ReFS لـ Hyper-V.

تجنب استخدام أقراص المرور المباشر

A pass-through disk is a physical disk (LUN) that is connected to a virtual machine. This type of disk is used as a storage device and is connected directly to the disk controller of a VM. For the first versions of Hyper-V, using pass-through disks helped increase performance. Nowadays, formats of virtual disks are progressive enough – thus, including performance and using pass-through disks does not make sense because of the issues that may occur when using them. You cannot easily move a pass-through disk with a virtual machine, and backup software cannot make a backup of a VM with this disk type on a host level.

أي نوع من الأقراص الافتراضية يجب تفضيله – VHD أو VHDX؟

VHD هو شكل تراثي للأقراص الافتراضية لآلات الافتراضية التي تم تقديمها في عام 2003. VHDX هو شكل أكثر تقدمًا (تم إصداره مع Windows Server 2012) الذي يحتوي على حد أقصى أعلى للقرص الافتراضي (يصل إلى 64 تيرابايت)، ويدعم كتل 4 كيلوبايت، ويتيح تغيير حجم القرص الافتراضي على الطاير، ويحتوي على تحديث مستمر لهيكل البيانات الوصفية الذي يقلل من احتمال فساد البيانات الناتج عن فقد الطاقة. لهذا السبب، فافضل استخدام أقراص VHDX الافتراضية في بيئة Hyper-V الخاصة بك.

استخدام الأقراص الافتراضية الثابتة والمتمددة ديناميكياً

A fixed virtual disk is a VHDX (VHD) file that consumes all pre-allocated space on storage, despite the amount of space used inside the virtual disk. The advantages of using a fixed virtual disk are that they work faster, no issues may be caused by over-provisioning, and the fragmentation of the VHDX file is the same after creation. The disadvantages of using a fixed virtual disk are that their creation may take a longer time on NTFS volumes, and more space on storage is needed for disk creation.

تبدأ القرص الافتراضي المتمدد ديناميكياً بحجم صغير من عدة كيلوبايت بعد التخصيص المسبق، ويزداد هذا الحجم بعد كتابة الملفات داخل القرص الافتراضي حتى يصل إلى الحجم الأقصى الذي تم تخصيصه مسبقًا أثناء إنشاء القرص. لا يمكن تقليص القرص الديناميكي تلقائيًا عندما يتم حذف البيانات على القرص من هذا النوع. من فوائد استخدام الأقراص الديناميكية أنها توفر مساحة، وسريعة الإنشاء، وتتضمن التحالف الزائد. ومن العيوب أن الأقراص الديناميكية أبطأ من الأقراص الثابتة، وتنطوي على تشتت أعلى، ويمكن أن يسبب التحالف الزائد عدم وجود مساحة حرة كافية على التخزين بعد نمو الأقراص الديناميكية.

يمكنك استخدام كل من الأقراص الافتراضية الثابتة والديناميكية اعتمادًا على احتياجاتك.

الفروقات بين الأقراص الصلبة الافتراضية

A differencing virtual hard disk is a virtual disk file (AVHDX or AVHD) that is created in the VM directory with virtual disks after checkpoint creation. The purpose of differencing the virtual disk is storing changes that are written to a parent virtual disk of a VM after creating a checkpoint. A parent virtual disk can be a fixed, dynamic, or differencing disk. When a checkpoint is deleted, the differencing virtual disk that has been created with this checkpoint is merged with a parent virtual disk. Differencing virtual disk can also be created with Hyper-V’s new virtual hard disk wizard. It is important to note that creating a high number of checkpoints causes the creation of growing differencing virtual disks, which results in performance decreases.

رصد صحة القرص وأدائه

مراقبة صحة القرص بانتظام يمكن أن تمنع أي ضرر محتمل للقرص قد يتسبب في تلف البيانات. استخدم الأدوات التي يمكنها مراقبة بيانات S.M.A.R.T. (تقنية الرصد والتحليل والإبلاغ الذاتي) لمحركات الأقراص، بما في ذلك الأقراص التابعة لنظام RAID. كلما تم التعرف على قرص بمشاكل في وقت مبكر، زادت احتمالية سلامة بياناتك. يجب أيضًا مراقبة أداء القرص لتحديد الأقراص التي قد تكون محمومة بالعمليات. يمكن أن يساعدك ذلك في اتخاذ قرار بتوزيع آليات الآلات الظاهرية ذات العمليات المكثفة على القرص بين تخزين آخر لتحسين الأداء العام.

الاستنتاج

التخزين عنصر حاسم للخوادم لأن البيانات التي يحتويها التخزين مهمة للغاية بالنسبة لمعظم شركات تكنولوجيا المعلومات. غطى مدونة اليوم ممارسات التخزين الأفضل لـ Hyper-V، والتي يمكن أن تساعد في تحسين أداء آلات الظاهرية وضمان موثوقية عالية للتخزين. اختر من بين جميع التوصيات المذكورة أعلاه تلك التي تناسب بيئتك.

حتى إذا كان لديك تخزين من الدرجة الأولى، من المهم نسخ بيانات آلات الظاهرية في Hyper-V بشكل صحيح. يمكن لـ NAKIVO Backup & Replication مساعدتك في نسخ احتياطي لآلات الظاهرية في Hyper-V بالطريقة الأكثر كفاءة.